JP2018132126A - 油圧駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昇降物の位置エネルギーの回収効率を向上させることができる油圧駆動装置を提供する。
【解決手段】油圧駆動装置１は、油圧ポンプ１０の吸込口１０ａとリフトシリンダ２とを接続する作動油流路３５に配設され、フォーク５を下降させるためのリフト操作レバー６の操作量に応じて作動油の流れを制御する操作弁３７と、作動油流路３５とタンク１３とを接続する作動油流路３６に配設され、タンク１３に戻る作動油の流量を制御するバイパス用流量制御弁３８と、作動油流路３５に接続され、リフトシリンダ２からの作動油を蓄圧するアキュムレータ３９と、作動油流路３５に配設され、アキュムレータ３９に供給される作動油の流量を制御する蓄圧用流量制御弁４０と、作動油流路３５における作動油流路３６との分岐点Ａと蓄圧用流量制御弁４０との間に配設されたオリフィス４１とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧駆動装置に関する。

従来の油圧駆動装置としては、例えば特許文献１に記載されている技術が知られている。特許文献１に記載の油圧駆動装置は、油圧シリンダと、タンクと、油圧シリンダに作動油を供給するチャージポンプと、チャージポンプ及びタンクと油圧シリンダとの間に配置され、チャージポンプから油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する制御弁及び油圧シリンダからタンクに戻す作動油の流量を制御する制御弁を有するシリンダ制御弁アセンブリと、油圧シリンダが超過荷重条件にあるときに位置エネルギーを回収するエネルギー回収装置とを備えている。エネルギー回収装置は、油圧シリンダからの加圧作動油を貯蔵するアキュムレータと、このアキュムレータからチャージポンプへの加圧作動油の流れを制御するアキュムレータ吐出弁とを有している。

特表２００９−５１０３５８号公報

上記従来技術においては、油圧シリンダからの加圧作動油をアキュムレータに貯蔵することにより、器具（昇降物）の動作に関連する位置エネルギーを回収しているが、そのような位置エネルギーを効率良く回収することが求められている。

本発明の目的は、昇降物の位置エネルギーの回収効率を向上させることができる油圧駆動装置を提供することである。

本発明の一態様の油圧駆動装置は、作動油の給排により昇降物を昇降させる油圧シリンダと、作動油を貯留するタンクと、作動油をタンクから吸い込んで油圧シリンダに供給する油圧ポンプと、油圧ポンプの吸込口と油圧シリンダとを接続し、油圧シリンダからの作動油が油圧ポンプに向けて流れる第１作動油流路と、第１作動油流路とタンクとを接続し、油圧シリンダからの作動油がタンクに向けて流れる第２作動油流路と、第１作動油流路における第２作動油流路との分岐点の上流側に配設され、昇降物を下降させるための操作部の操作量に応じて作動油の流れを制御する操作弁と、第２作動油流路に配設され、タンクに戻る作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、第１作動油流路における分岐点と油圧ポンプとの間に接続され、油圧シリンダからの作動油を蓄圧するアキュムレータと、第１作動油流路における分岐点とアキュムレータとの間に配設され、アキュムレータに供給される作動油の流量を制御する第２流量制御弁と、第１作動油流路における分岐点と第２流量制御弁との間に配設されたオリフィスとを備え、第１流量制御弁及び第２流量制御弁は、油圧シリンダからの作動油が操作弁を通過する際に生じる圧力差に応じて開度を調整するパイロット式流量制御弁であり、第１流量制御弁を全閉位置側に付勢するパイロット操作部と、第１作動油流路における油圧シリンダと操作弁との間とは、第１パイロット流路を介して接続されており、第１流量制御弁を全開位置側に付勢するパイロット操作部と、第１作動油流路におけるオリフィスと第２流量制御弁との間とは、第２パイロット流路を介して接続されており、第２流量制御弁を全閉位置側に付勢するパイロット操作部と、第１作動油流路における油圧シリンダと操作弁との間とは、第３パイロット流路を介して接続されており、第２流量制御弁を全開位置側に付勢するパイロット操作部と、操作弁とオリフィスとの間とは、第４パイロット流路を介して接続されていることを特徴とする。

このような油圧駆動装置においては、操作部により昇降物の下降操作が行われると、昇降物が下降するように油圧シリンダが動作し、油圧シリンダから作動油が排出される。ここで、昇降物に積載された積荷が重いときは、油圧シリンダの圧力が高いため、油圧シリンダからの作動油が第１作動油流路を流れてアキュムレータに蓄圧される。このとき、オリフィスにおける上流側と下流側とで差圧が生じるため、第２パイロット流路の圧力（オリフィスの下流側の圧力）が第４パイロット流路の圧力（オリフィスの上流側の圧力）よりもオリフィスの差圧分だけ低くなる。従って、第１流量制御弁に作用する第１パイロット流路の圧力と第２パイロット流路の圧力との差圧が、第２流量制御弁に作用する第３パイロット流路の圧力と第４パイロット流路の圧力との差圧よりもオリフィスの差圧分だけ大きくなるため、第２流量制御弁よりも第１流量制御弁のほうが全閉方向に駆動されやすい。このため、油圧シリンダからの作動油が第１作動油流路側（第２流量制御弁側）に優先的に流れてアキュムレータに蓄圧されるようになる。これにより、昇降物の位置エネルギーの回収効率が向上する。

また、昇降物に積載された積荷が軽いときは、油圧シリンダの圧力が低いため、油圧シリンダからアキュムレータに作動油が流れにくい。一方、昇降物に積載された積荷が重くても、アキュムレータにおける作動油の蓄圧状態によってアキュムレータの圧力が高くなったときは、油圧シリンダからアキュムレータに作動油が流れにくい。オリフィスでの差圧は、オリフィスを通過する流量に応じて生じる。このため、上記のように油圧シリンダからアキュムレータに作動油が流れにくい場合には、オリフィスでの差圧が小さく、第２パイロット流路の圧力の低下が抑制される。このため、第１流量制御弁を全閉方向に駆動する力が弱まることで第１流量制御弁が開弁し、油圧シリンダからの作動油が第１作動油流路側に加えて第２作動油流路側（第１流量制御弁側）にも流れるようになる。これにより、油圧シリンダを所望の速度で動作させることができる。

第１流量制御弁及び第２流量制御弁は、操作部の操作量に応じて流し得る作動油の流量が等しくなるように設定されていてもよい。このような構成では、重い積荷が積載された昇降物が下降するように油圧シリンダが動作するときに、アキュムレータにおける作動油の蓄圧状態に伴って、油圧シリンダからの作動油が流れる先が第２流量制御弁側から第１流量制御弁側に切り換わっても、第２流量制御弁及び第１流量制御弁を流れる作動油の流量は等しい。これにより、油圧シリンダの所望の動作速度を維持することができる。

油圧駆動装置は、第１作動油流路におけるアキュムレータと油圧ポンプの吸込口との間に配設され、アキュムレータに蓄圧された作動油を油圧ポンプに向けて放圧する制御弁を更に備えてもよい。このような構成では、アキュムレータに蓄圧された作動油を適切なタイミングで油圧ポンプに供給することができる。

油圧駆動装置は、第１作動油流路における分岐点とアキュムレータとの間に配設され、分岐点側からアキュムレータ側への作動油の流れのみを許容する逆止弁を更に備えてもよい。このような構成では、アキュムレータに蓄圧された作動油が第２流量制御弁側に逆流することが防止される。

本発明によれば、昇降物の位置エネルギーの回収効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る油圧駆動装置を示す油圧回路図である。 入力圧とバイパス用流量制御弁及び蓄圧用流量制御弁の制御流量との関係を示すグラフである。 比較例としてオリフィスが無い場合において、重い積荷が積載されたフォークが下降する際におけるシリンダ流量とバイパス流量と蓄圧流量とシリンダ圧力とアキュムレータ圧力との関係の一例を示すグラフである。 本実施形態において、重い積荷が積載されたフォークが下降する際におけるシリンダ流量とバイパス流量と蓄圧流量とシリンダ圧力とアキュムレータ圧力との関係の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る油圧駆動装置を示す油圧回路図である。同図において、本実施形態の油圧駆動装置１は、例えばエンジン式のフォークリフトに搭載されている。

油圧駆動装置１は、リフトシリンダ２と、ティルトシリンダ３と、アタッチメントシリンダ４とを備えている。リフトシリンダ２は、作動油の給排によりフォーク５（昇降物）を昇降させる油圧シリンダである。ティルトシリンダ３は、作動油の給排によりマスト（図示せず）を傾動させる油圧シリンダである。アタッチメントシリンダ４は、例えばフォーク５を左右移動、傾動または回転させるアタッチメントを駆動する油圧シリンダである。

リフトシリンダ２は、フォーク５を昇降（上昇または下降）させるためのリフト操作レバー６（操作部）の操作によって動作する。ティルトシリンダ３は、マスト（図示せず）を傾動（前傾または後傾）させるためのティルト操作レバー７の操作によって動作する。アタッチメントシリンダ４は、アタッチメントを駆動するためのアタッチメント操作レバー８の操作によって動作する。リフト操作レバー６、ティルト操作レバー７及びアタッチメント操作レバー８は、コントローラ９と接続されている。

また、油圧駆動装置１は、一方向に回転可能な油圧ポンプ１０と、この油圧ポンプ１０をギア１１を介して駆動するエンジン１２とを備えている。油圧ポンプ１０は、作動油を吸い込むための吸込口１０ａと、作動油を吐出するための吐出口１０ｂとを有している。油圧ポンプ１０の吸込口１０ａには、作動油を貯留するタンク１３が作動油流路１４を介して接続されている。作動油流路１４には、タンク１３側から油圧ポンプ１０側への作動油の流れのみを許容する逆止弁１５が配設されている。

油圧ポンプ１０の吐出口１０ｂとリフトシリンダ２のヘッド室２ａとは、作動油流路１６を介して接続されている。作動油流路１６には、リフト上昇用の操作弁１７が配設されている。操作弁１７は、電磁比例弁で構成されている。操作弁１７は、リフト操作レバー６の上昇操作の操作量に応じて作動油の流れを制御する。操作弁１７のソレノイド操作部１７ａには、コントローラ９からの上昇操作信号が入力される。上昇操作信号は、リフト操作レバー６の上昇操作の操作量に応じた電流指令値である。

操作弁１７は、通常は油圧ポンプ１０からリフトシリンダ２への作動油の流れを遮断する閉位置（図示）にある。ソレノイド操作部１７ａに上昇操作信号が入力されると、操作弁１７は上昇操作信号に応じた開度で開く。すると、油圧ポンプ１０からリフトシリンダ２のヘッド室２ａに作動油が供給され、リフトシリンダ２が伸長するため、フォーク５が上昇する。

作動油流路１６における操作弁１７とリフトシリンダ２との間には、操作弁１７側からリフトシリンダ２側への作動油の流れのみを許容する逆止弁１８が配設されている。

作動油流路１６における油圧ポンプ１０と操作弁１７との間には、作動油流路１９を介してティルト用の操作弁２０が接続されている。操作弁２０は、電磁比例弁で構成されている。作動油流路１９には、油圧ポンプ１０側から操作弁２０側への作動油の流れのみを許容する逆止弁２１が配設されている。

操作弁２０とティルトシリンダ３のヘッド室３ａ及びロッド室３ｂとは、作動油流路２２，２３を介してそれぞれ接続されている。操作弁２０のソレノイド操作部２０ａには、コントローラ９からの前傾操作信号が入力され、操作弁２０のソレノイド操作部２０ｂには、コントローラ９からの後傾操作信号が入力される。前傾操作信号は、ティルト操作レバー７の前傾操作の操作量に応じた電流指令値であり、後傾操作信号は、ティルト操作レバー７の後傾操作の操作量に応じた電流指令値である。

操作弁２０は、通常は油圧ポンプ１０からティルトシリンダ３への作動油の流れを遮断する閉位置（図示）にある。ソレノイド操作部２０ａに前傾操作信号が入力されると、操作弁２０は前傾操作信号に応じた開度で開く。すると、油圧ポンプ１０からティルトシリンダ３のヘッド室３ａに作動油が供給され、ティルトシリンダ３が伸長するため、マスト（図示せず）が前傾する。ソレノイド操作部２０ｂに後傾操作信号が入力されると、操作弁２０は後傾操作信号に応じた開度で開く。すると、油圧ポンプ１０からティルトシリンダ３のロッド室３ｂに作動油が供給され、ティルトシリンダ３が収縮するため、マスト（図示せず）が後傾する。

作動油流路１９における逆止弁２１の上流側には、作動油流路２４を介してアタッチメント用の操作弁２５が接続されている。操作弁２５は、電磁比例弁で構成されている。作動油流路２４には、油圧ポンプ１０側から操作弁２５側への作動油の流れのみを許容する逆止弁２６が配設されている。

操作弁２５とアタッチメントシリンダ４のヘッド室４ａ及びロッド室４ｂとは、作動油流路２７，２８を介してそれぞれ接続されている。操作弁２５のソレノイド操作部２５ａ，２５ｂには、コントローラ９からのアタッチメント操作信号がそれぞれ入力される。アタッチメント操作信号は、アタッチメント操作レバー８の操作量に応じた電流指令値である。

操作弁２５は、通常は油圧ポンプ１０からアタッチメントシリンダ４への作動油の流れを遮断する閉位置（図示）にある。ソレノイド操作部２５ａ，２５ｂにアタッチメント操作信号が入力されると、操作弁２５はアタッチメント操作信号に応じた開度で開く。なお、アタッチメントシリンダ４の動作説明については省略する。

作動油流路１６における油圧ポンプ１０と操作弁１７との間には、作動油流路２９を介してタンク１３が接続されている。作動油流路２９には、アンロード弁３０及びフィルタ３１が配設されている。作動油流路２９と操作弁２０，２５とは、作動油流路３２，３３を介してそれぞれ接続されている。操作弁１７，２０，２５は、作動油流路３４を介して作動油流路２９と接続されている。

また、油圧駆動装置１は、油圧ポンプ１０の吸込口１０ａとリフトシリンダ２のヘッド室２ａとを接続する作動油流路３５と、この作動油流路３５とタンク１３とを接続する作動油流路３６と、作動油流路３５における作動油流路３６との分岐点Ａの上流側に配設されたリフト下降用の操作弁３７と、作動油流路３６に配設されたバイパス用流量制御弁３８（第１流量制御弁）と、作動油流路３５における分岐点Ａと油圧ポンプ１０の吸込口１０ａとの間に接続されたアキュムレータ３９と、作動油流路３５における分岐点Ａとアキュムレータ３９との間に配設された蓄圧用流量制御弁４０（第２流量制御弁）と、作動油流路３５における分岐点Ａと蓄圧用流量制御弁４０との間に配設されたオリフィス４１と、作動油流路３５におけるアキュムレータ３９と油圧ポンプ１０の吸込口１０ａとの間に配設された放圧制御弁４２と、作動油流路３５における分岐点Ａとアキュムレータ３９との間に配設された逆止弁４３とを備えている。

作動油流路３５は、リフトシリンダ２のヘッド室２ａからの作動油が油圧ポンプ１０の吸込口１０ａに向けて流れる第１作動油流路を構成している。作動油流路３５は、リフトシリンダ２のヘッド室２ａに接続された共通流路３５ａと、この共通流路３５ａと作動油流路１４とを接続する回生流路３５ｂとからなっている。

作動油流路３６は、作動油流路３５に分岐して接続されている。作動油流路３６は、作動油流路３５における共通流路３５ａと回生流路３５ｂとの接続点（分岐点Ａ）とタンク１３とを接続する。作動油流路３６は、リフトシリンダ２のヘッド室２ａからの作動油がタンク１３に向けて流れるバイパス流路である第２作動油流路を構成している。

操作弁３７は、リフト操作レバー６の下降操作の操作量に応じて作動油の流れを制御する。操作弁３７は、共通流路３５ａに配設されている。操作弁３７は、電磁比例弁で構成されている。操作弁３７のソレノイド操作部３７ａには、コントローラ９からの下降操作信号が入力される。下降操作信号は、リフト操作レバー６の下降操作の操作量に応じた電流指令値である。

操作弁３７は、通常はリフトシリンダ２のヘッド室２ａからの作動油の流れを遮断する閉位置（図示）にある。ソレノイド操作部３７ａに下降操作信号が入力されると、操作弁３７は下降操作信号に応じた開度で開く。すると、フォーク５の自重によってフォーク５が下降するため、リフトシリンダ２が収縮し、リフトシリンダ２のヘッド室２ａから作動油が流れ出る。そして、リフトシリンダ２からの作動油は、操作弁３７を通過する。

バイパス用流量制御弁３８は、リフトシリンダ２のヘッド室２ａからタンク１３に戻る作動油の流量（バイパス流量）を制御する。バイパス用流量制御弁３８は、リフトシリンダ２からの作動油が操作弁３７を通過する際に生じる圧力差に応じて開度を調整するパイロット式流量制御弁である。バイパス用流量制御弁３８は、絞りを有し、作動油の流れを許容する全開位置（図示）と作動油の流れを遮断する全閉位置との間で開度が調整される。

バイパス用流量制御弁３８は、操作弁３７の上流側及び下流側の圧力をパイロット圧として入力している。具体的には、バイパス用流量制御弁３８を全閉位置側に付勢するパイロット操作部３８ａと、作動油流路３５の共通流路３５ａにおけるリフトシリンダ２と操作弁３７との間とは、パイロット流路４４（第１パイロット流路）を介して接続されている。バイパス用流量制御弁３８を全開位置側に付勢するパイロット操作部３８ｂと、作動油流路３５の回生流路３５ｂにおけるオリフィス４１と蓄圧用流量制御弁４０との間とは、パイロット流路４５（第２パイロット流路）を介して接続されている。つまり、パイロット流路４４は、操作弁３７の上流側と接続されている。パイロット流路４５は、操作弁３７の下流側、より具体的にはオリフィス４１の下流側と接続されている。また、バイパス用流量制御弁３８には、バイパス用流量制御弁３８を全開位置側に付勢するバネ４６が設けられている。

バイパス用流量制御弁３８は、操作弁３７の上流側及び下流側で発生する圧力差（前後差圧）が一定になるように作動油の流量を制御する。この時の差圧を制御差圧と称する。操作弁３７の開度が小さいときは、作動油の流量が少なくても制御差圧に達するため、バイパス用流量制御弁３８によって作動油の流量が増えないように制御される。操作弁３７の開度が大きいときは、作動油の流量が多くないと制御差圧に達しないため、バイパス用流量制御弁３８によって作動油の流量が増えるように制御される。このようにリフト操作レバー６の操作量に応じて、バイパス用流量制御弁３８を流れる作動油の流量が異なる。この時の流量を制御流量と称する。

バイパス用流量制御弁３８の主たる機能は、フォーク５に積載された積荷が軽いためにアキュムレータ３９に作動油が流れにくい場合、或いはアキュムレータ３９において作動油が満杯になったためにアキュムレータ３９に作動油が流れにくい場合に、バイパス流路である作動油流路３６に作動油を流すことである。これにより、リフトシリンダ２の所望の動作速度を確保することができる。

蓄圧用流量制御弁４０は、リフトシリンダ２のヘッド室２ａからアキュムレータ３９に供給される作動油の流量（蓄圧流量）を制御する。蓄圧用流量制御弁４０は、バイパス用流量制御弁３８と同様に、リフトシリンダ２からの作動油が操作弁３７を通過する際に生じる圧力差に応じて開度を調整するパイロット式流量制御弁である。蓄圧用流量制御弁４０は、絞りを有し、作動油の流れを許容する全開位置（図示）と作動油の流れを遮断する全閉位置との間で開度が調整される。

蓄圧用流量制御弁４０は、バイパス用流量制御弁３８と同様に、操作弁３７の上流側及び下流側の圧力をパイロット圧として入力している。具体的には、蓄圧用流量制御弁４０を全閉位置側に付勢するパイロット操作部４０ａと、作動油流路３５の共通流路３５ａにおけるリフトシリンダ２と操作弁３７との間とは、パイロット流路４７（第３パイロット流路）を介して接続されている。蓄圧用流量制御弁４０を全開位置側に付勢するパイロット操作部４０ｂと、作動油流路３５における操作弁３７とオリフィス４１との間とは、パイロット流路４８（第４パイロット流路）を介して接続されている。つまり、パイロット流路４７は、操作弁３７の上流側と接続されている。パイロット流路４８は、操作弁３７の下流側であり且つオリフィス４１の上流側と接続されている。なお、パイロット流路４８は、作動油流路３６における分岐点Ａとバイパス用流量制御弁３８との間に接続されていてもよい。また、蓄圧用流量制御弁４０には、蓄圧用流量制御弁４０を全開位置側に付勢するバネ４９が設けられている。

蓄圧用流量制御弁４０は、操作弁３７の上流側及び下流側で発生する圧力差（前後差圧）が一定になるように作動油の流量を制御する。蓄圧用流量制御弁４０は、バイパス用流量制御弁３８と同様に、リフト操作レバー６の操作量に応じて、蓄圧用流量制御弁４０を流れる作動油の流量（制御流量）が異なる。

蓄圧用流量制御弁４０の制御流量は、バイパス用流量制御弁３８の制御流量と等しくなっている。つまり、バイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０は、図２に示されるように、リフト操作レバー６の操作量に応じて流し得る作動油の流量が等しくなるように設定されている。

図２は、入力圧とバイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０の制御流量との関係を示すグラフである。図２において、細実線Ｘは、バイパス用流量制御弁３８の制御流量を示し、太破線Ｙは、蓄圧用流量制御弁４０の制御流量を示している。バイパス用流量制御弁３８においては、入力圧は、操作弁３７の上流側の圧力である。蓄圧用流量制御弁４０においては、入力圧は、操作弁３７の上流側の圧力とアキュムレータ３９の内部圧力（後述）との差圧である。

バイパス用流量制御弁３８においては、入力圧（操作弁３７の上流側の圧力）が所定圧に達するまでは、入力圧が高くなるに従って制御流量が多くなり、入力圧が所定圧に達すると、制御流量が一定となる。蓄圧用流量制御弁４０においては、入力圧（操作弁３７の上流側の圧力とアキュムレータ３９の内部圧力との差圧）が所定圧以上では、制御流量が一定であるが、蓄圧（後述）に伴いアキュムレータ３９の内部圧力が上昇し、入力圧が所定圧を下回ると、入力圧の低下に従って制御流量が少なくなる。なお、バイパス用流量制御弁３８の制御流量は、バネ４６等により設定可能である。蓄圧用流量制御弁４０の制御流量は、バネ４９等により設定可能である。

蓄圧用流量制御弁４０の主たる機能は、フォーク５に積載された積荷が重いためにアキュムレータ３９に供給される作動油の流量が過剰になる場合に、蓄圧用流量制御弁４０の開度を絞ることで、蓄圧用流量制御弁４０を流れる作動油の流量を制限することである。これにより、リフトシリンダ２の動作速度を抑えることができる。

アキュムレータ３９は、リフトシリンダ２からの作動油を蓄圧する機器である。アキュムレータ３９の内部には、窒素ガスが充填されている。アキュムレータ３９に貯蔵される作動油が多くなるにつれて窒素ガスが圧縮され、アキュムレータ３９の内部圧力は高まっていく。フォーク５に積載された積荷が軽い状態でも回生（後述）を行う場合には、アキュムレータ３９が低い圧力の作動油を受け入れ可能となるように、充填ガス圧を低く設定しておく必要がある。しかし、この場合には、フォーク５に積載された積荷が重い状態では、過剰な流量の作動油がアキュムレータ３９に供給されることになる。従って、リフトシリンダ２の動作速度が速すぎないように蓄圧用流量制御弁４０の開度が絞られるため、圧力損失が大きくなり、効率が低下してしまう。このため、作業者が扱う積荷の重量に合わせて、最も効率が良くなるように充填ガス圧を調整する必要がある。

アキュムレータ３９の容積は、リフトシリンダ２からの作動油を全て受け入れられるように十分に大きいことが望ましい。しかし、体格の制約上、アキュムレータ３９を大きくすることができない場合でも、アキュムレータ３９に受け入れられない作動油は、作動油流路３６を通ってタンク１３に排出されるため、動作上の問題は生じない。

オリフィス４１は、アキュムレータ３９に供給される作動油の流量を制限する抵抗要素である。フォーク５に積載された積荷が軽いために、蓄圧用流量制御弁４０を作動油が流れにくい状態では、オリフィス４１で発生する上流側及び下流側の圧力差（前後差圧）が小さい。フォーク５に積載された積荷が重いために、蓄圧用流量制御弁４０を作動油が流れやすい状態では、オリフィス４１で発生する前後差圧が大きい。

放圧制御弁４２は、アキュムレータ３９に蓄圧された作動油を油圧ポンプ１０に向けて放圧する。放圧制御弁４２は、電磁比例弁で構成されている。放圧制御弁４２のソレノイド操作部４２ａには、コントローラ９からの各種操作信号が入力される。

ソレノイド操作部４２ａに下降操作信号（前述）が入力されているときは、放圧制御弁４２は、アキュムレータ３９に蓄圧された作動油の流れを遮断する閉位置（図示）にある。このため、フォーク５の下降時には、アキュムレータ３９に蓄圧された作動油が油圧ポンプ１０に供給されることはない。

ソレノイド操作部４２ａに下降操作信号以外の操作信号が入力されているときは、放圧制御弁４２は、当該操作信号に応じた開度で開く。このため、フォーク５の上昇時、あるいはティルトシリンダ３及びアタッチメントシリンダ４の駆動時には、アキュムレータ３９に蓄圧された作動油が油圧ポンプ１０に供給される。そして、その作動油により油圧ポンプ１０が回転させられる、いわゆる回生動作が行われる。これにより、動力源としてのエンジン１２のトルクを低減し、燃料消費量を低減することができる。

なお、アキュムレータ３９に蓄圧された作動油を利用して回生動作を行うタイミングとしては、フォーク５の上昇時、ティルトシリンダ３及びアタッチメントシリンダ４の駆動時のみならず、走行中も考えられる。このため、放圧制御弁４２の切換タイミングは、特に上記には限られない。

逆止弁４３は、作動油流路３５の回生流路３５ｂにおける蓄圧用流量制御弁４０とアキュムレータ３９との間に配設されている。逆止弁４３は、作動油流路３５，３６の分岐点Ａ側からアキュムレータ３９側への作動油の流れのみを許容し、アキュムレータ３９側から分岐点Ａ側への作動油の流れを遮断する。

なお、逆止弁４３は、回生流路３５ｂにおけるオリフィス４１と蓄圧用流量制御弁４０との間に配設されていてもよいし、回生流路３５ｂにおける分岐点Ａとオリフィス４１との間に配設されていてもよい。

以上のような油圧駆動装置１において、操作者がリフト操作レバー６により下降操作を行うと、操作弁３７がリフト操作レバー６の操作量に応じた開度で開く。すると、積荷が積まれたフォーク５の自重によってフォーク５が下降することで、リフトシリンダ２が収縮し、リフトシリンダ２のヘッド室２ａから作動油が排出される。

ここで、フォーク５に積載された積荷が重いときは、リフトシリンダ２のヘッド室２ａの圧力が高くなる。このため、リフトシリンダ２からの作動油は、操作弁３７、オリフィス４１及び蓄圧用流量制御弁４０を通ってアキュムレータ３９に蓄圧される。これにより、フォーク５の位置エネルギーが回収されることとなる。その後、例えばフォーク５の上昇時、或いはティルトシリンダ３またはアタッチメントシリンダ４の動作時に、アキュムレータ３９に蓄圧された作動油が放圧制御弁４２を通って油圧ポンプ１０に供給され、回生動作が行われる。これにより、フォーク５の位置エネルギーが再利用されることとなる。

一方、フォーク５に積載された積荷が軽いときは、リフトシリンダ２のヘッド室２ａの圧力が低いため、リフトシリンダ２からアキュムレータ３９に作動油が流れにくい。リフトシリンダ２からの作動油は、操作弁３７及びバイパス用流量制御弁３８を通ってタンク１３に排出される。

図３（ａ）は、比較例としてオリフィス４１が無い場合において、重い積荷が積載されたフォーク５が下降する際におけるシリンダ流量とバイパス流量と蓄圧流量との関係の一例を時間経過として示すグラフである。図３（ａ）において、実線Ｌはシリンダ流量を示し、破線Ｍはバイパス流量を示し、１点鎖線Ｎは蓄圧流量を示している。なお、シリンダ流量は、リフトシリンダ２のヘッド室２ａから排出される作動油の流量である。バイパス流量は、バイパス用流量制御弁３８を流れる作動油の流量である。蓄圧流量は、蓄圧用流量制御弁４０を流れる作動油の流量である。シリンダ流量は、バイパス流量と蓄圧流量との合計である。

図３（ｂ）は、比較例としてオリフィス４１が無い場合において、重い積荷が積載されたフォーク５が下降する際におけるシリンダ圧力とアキュムレータ圧力との関係の一例を時間経過として示すグラフである。図３（ｂ）において、実線Ｒはシリンダ圧力を示し、破線Ｓはアキュムレータ圧力を示している。なお、シリンダ圧力は、リフトシリンダ２のヘッド室２ａの圧力である。アキュムレータ圧力は、アキュムレータ３９の内部圧力である。

図３において、作動油流路３５の回生流路３５ｂにはオリフィス４１が配設されていないため、リフト操作レバー６により下降操作が開始されると、蓄圧用流量制御弁４０にもバイパス用流量制御弁３８にも作動油が流れ、蓄圧流量及びバイパス流量はほぼ等しくなる。このとき、アキュムレータ３９に作動油が蓄圧されていくため、アキュムレータ圧力が徐々に高くなり、シリンダ圧力とアキュムレータ圧力との差が徐々に小さくなる。そして、時間ｔ１が経過すると、蓄圧流量が徐々に減少すると共に、バイパス流量が徐々に増加する。その後、アキュムレータ３９において作動油が満杯になり、アキュムレータ圧力が所定圧に達すると、蓄圧流量がゼロになり、バイパス流量のみとなる。

図４（ａ）は、本実施形態において、重い積荷が積載されたフォーク５が下降する際におけるシリンダ流量とバイパス流量と蓄圧流量との関係の一例を時間経過として示すグラフである。図４（ａ）においても、実線Ｌはシリンダ流量を示し、破線Ｍはバイパス流量を示し、１点鎖線Ｎは蓄圧流量を示している。図４（ｂ）は、本実施形態において、重い積荷が積載されたフォーク５が下降する際におけるシリンダ圧力とアキュムレータ圧力との関係の一例を時間経過として示すグラフである。図４（ｂ）においても、実線Ｒはシリンダ圧力を示し、破線Ｓはアキュムレータ圧力を示している。

図４において、作動油流路３５の回生流路３５ｂにはオリフィス４１が配設されており、オリフィス４１の下流側の圧力がパイロット圧としてパイロット流路４５を通ってバイパス用流量制御弁３８のパイロット操作部３８ｂに入力される。フォーク５に積載された積荷が重く、蓄圧流量が流れる状態では、オリフィス４１の作用によりオリフィス４１で前後差圧が生じる。つまり、オリフィス４１の下流側の圧力は、オリフィス４１の上流側の圧力に比べてオリフィス４１の差圧分だけ低くなる。このため、パイロット流路４４のパイロット圧は、パイロット流路４５のパイロット圧とバネ４６の付勢力との合計よりも高くなる。従って、リフト操作レバー６により下降操作が開始されると、バイパス用流量制御弁３８は全閉方向に駆動されるため、リフトシリンダ２からの作動油は優先的に回生流路３５ｂ側に流れるようになり、作動油流路３６には作動油が流れない。つまり、バイパス流量はゼロであり、蓄圧流量のみとなる。その結果、作動油がアキュムレータ３９に迅速に蓄圧されるようになり、アキュムレータ圧力が直ちに高くなる。

そして、時間ｔ２（＜ｔ１）が経過すると、シリンダ圧力とアキュムレータ圧力との差が十分に小さくなるため、蓄圧流量が徐々に減少する。すると、オリフィス４１の前後差圧が小さくなり、パイロット流路４５の圧力の低下が抑制される。従って、パイロット流路４５のパイロット圧とバネ４６の付勢力との合計がパイロット流路４４のパイロット圧よりも大きくなるため、バイパス用流量制御弁３８が開くようになる。これにより、バイパス流量が徐々に増加する。その後、アキュムレータ３９において作動油が満杯になり、アキュムレータ圧力が所定圧に達すると、蓄圧流量がゼロになり、バイパス流量のみとなる。

このとき、バイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０の制御流量が等しいため、アキュムレータ３９における作動油の蓄圧状態に伴って、作動油が回生流路３５ｂを流れる状態から作動油が作動油流路３６を流れる状態に切り換わっても、蓄圧流量とバイパス流量との差は少ない。

なお、フォーク５に積載された積荷が軽く、蓄圧流量が流れない状態では、オリフィス４１で前後差圧が生じない。このため、バイパス用流量制御弁３８によって操作弁３７の前後差圧が一定になるようにバイパス流量が制御される。

以上のように本実施形態にあっては、リフト操作レバー６によりフォーク５の下降操作が行われると、フォーク５が下降するようにリフトシリンダ２が動作し、リフトシリンダ２から作動油が排出される。ここで、フォーク５に積載された積荷が重いときは、リフトシリンダ２の圧力が高いため、リフトシリンダ２からの作動油が作動油流路３５を流れてアキュムレータ３９に蓄圧される。このとき、オリフィス４１における上流側と下流側とで差圧が生じるため、パイロット流路４５の圧力（オリフィス４１の下流側の圧力）がパイロット流路４８の圧力（オリフィス４１の上流側の圧力）よりもオリフィス４１の差圧分だけ低くなる。従って、バイパス用流量制御弁３８に作用するパイロット流路４４の圧力とパイロット流路４５の圧力との差圧が、蓄圧用流量制御弁４０に作用するパイロット流路４７の圧力とパイロット流路４８の圧力との差圧よりもオリフィス４１の差圧分だけ大きくなるため、蓄圧用流量制御弁４０よりもバイパス用流量制御弁３８のほうが全閉方向に駆動されやすい。このため、リフトシリンダ２からの作動油が蓄圧用流量制御弁４０側に優先的に流れてアキュムレータ３９に蓄圧されるようになる。これにより、フォーク５の位置エネルギーの回収効率が向上する。

また、フォーク５に積載された積荷が軽いときは、リフトシリンダ２の圧力が低いため、リフトシリンダ２からアキュムレータ３９に作動油が流れにくい。一方、フォーク５に積載された積荷が重くても、アキュムレータ３９における作動油の蓄圧状態によってアキュムレータ３９の圧力が高くなったときは、リフトシリンダ２からアキュムレータ３９に作動油が流れにくい。オリフィス４１での差圧は、オリフィス４１を通過する流量に応じて生じる。このため、上記のようにリフトシリンダ２からアキュムレータ３９に作動油が流れにくい場合には、オリフィス４１での差圧が小さく、パイロット流路４５の圧力の低下が抑制される。このため、バイパス用流量制御弁３８を全閉方向に駆動する力が弱まることでバイパス用流量制御弁３８が開弁し、リフトシリンダ２からの作動油が作動油流路３５側に加えて作動油流路３６側（バイパス用流量制御弁３８側）にも流れるようになる。これにより、リフトシリンダ２を所望の速度で動作させることができる。一方、フォーク５に積載された積荷が重く、アキュムレータ３９に過剰な流量の作動油が流れると、蓄圧用流量制御弁４０の開度が絞られ、蓄圧用流量制御弁４０を流れる作動油の流量が制限される。これにより、リフトシリンダ２を所望の速度で動作させることができる。このようにバイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０によって、積荷荷重に応じて作動油の流量が自動的に制御されるため、積荷荷重に関わらずリフトシリンダ２を所望の速度で動作させることができる。その結果、積荷荷重に関わらずフォーク５を所望の速度で下降させることが可能となる。

また、本実施形態では、バイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０は、リフト操作レバー６の操作量に応じて流し得る作動油の流量（制御流量）が等しくなるように設定されている。このため、重い積荷が積載されたフォーク５が下降するようにリフトシリンダ２が動作するときに、アキュムレータ３９における作動油の蓄圧状態に伴って、リフトシリンダ２からの作動油が流れる先が蓄圧用流量制御弁４０側からバイパス用流量制御弁３８側に切り換わっても、蓄圧用流量制御弁４０及びバイパス用流量制御弁３８を流れる作動油の流量は等しい。これにより、リフトシリンダ２の所望の動作速度を維持することができる。

また、バイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０の制御流量は等しいため、バイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０を同じ構造の流量制御弁として構成することができる。従って、バイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０にかかるコストが安価になる。また、誤組み付けによるバイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０の機能喪失を防止することができる。

また、本実施形態では、アキュムレータ３９に蓄圧された作動油を油圧ポンプ１０に向けて放圧する放圧制御弁４２が備えられているので、アキュムレータ３９に蓄圧された作動油を適切なタイミングで油圧ポンプ１０に供給することができる。

また、本実施形態では、作動油流路３５，３６の分岐点Ａ側からアキュムレータ３９側への作動油の流れのみを許容する逆止弁４３が備えられているので、アキュムレータ３９に蓄圧された作動油が蓄圧用流量制御弁４０側に逆流することが防止される。

さらに、本実施形態では、荷重センサ及び回生専用の油圧ポンプ・モータ等を必要としないため、油圧駆動装置１の構成の簡素化及び小型化が図られると共に、油圧駆動装置１にかかるコストが安価になる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。例えば上記実施形態では、バイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０の制御流量が等しくなるように設定されているが、特にその形態には限られず、バイパス用流量制御弁３８及び蓄圧用流量制御弁４０の制御流量が異なっていてもよい。

また、上記実施形態の油圧駆動装置１は、エンジン式のフォークリフトに搭載されているが、本発明は、電動式のフォークリフトにも適用可能である。

さらに、上記実施形態の油圧駆動装置１は、フォークリフトに搭載されているが、本発明は、フォークリフト以外の荷役車両の他、油圧昇降装置等の油圧機械にも適用可能である。

１…油圧駆動装置、２…リフトシリンダ（油圧シリンダ）、５…フォーク（昇降物）、６…リフト操作レバー（操作部）、１０…油圧ポンプ、１０ａ…吸込口、１３…タンク、３５…作動油流路（第１作動油流路）、３６…作動油流路（第２作動油流路）、３７…操作弁、３８…バイパス用流量制御弁（第１流量制御弁）、３８ａ…パイロット操作部、３８ｂ…パイロット操作部、３９…アキュムレータ、４０…蓄圧用流量制御弁（第２流量制御弁）、４０ａ…パイロット操作部、４０ｂ…パイロット操作部、４１…オリフィス、４２…放圧制御弁（制御弁）、４３…逆止弁、４４…パイロット流路（第１パイロット流路）、４５…パイロット流路（第２パイロット流路）、４７…パイロット流路（第３パイロット流路）、４８…パイロット流路（第４パイロット流路）。

Claims (4)

1. 作動油の給排により昇降物を昇降させる油圧シリンダと、
   前記作動油を貯留するタンクと、
   前記作動油を前記タンクから吸い込んで前記油圧シリンダに供給する油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプの吸込口と前記油圧シリンダとを接続し、前記油圧シリンダからの前記作動油が前記油圧ポンプに向けて流れる第１作動油流路と、
   前記第１作動油流路と前記タンクとを接続し、前記油圧シリンダからの前記作動油が前記タンクに向けて流れる第２作動油流路と、
   前記第１作動油流路における前記第２作動油流路との分岐点の上流側に配設され、前記昇降物を下降させるための操作部の操作量に応じて前記作動油の流れを制御する操作弁と、
   前記第２作動油流路に配設され、前記タンクに戻る前記作動油の流量を制御する第１流量制御弁と、
   前記第１作動油流路における前記分岐点と前記油圧ポンプとの間に接続され、前記油圧シリンダからの前記作動油を蓄圧するアキュムレータと、
   前記第１作動油流路における前記分岐点と前記アキュムレータとの間に配設され、前記アキュムレータに供給される前記作動油の流量を制御する第２流量制御弁と、
   前記第１作動油流路における前記分岐点と前記第２流量制御弁との間に配設されたオリフィスとを備え、
   前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁は、前記油圧シリンダからの前記作動油が前記操作弁を通過する際に生じる圧力差に応じて開度を調整するパイロット式流量制御弁であり、
   前記第１流量制御弁を全閉位置側に付勢するパイロット操作部と、前記第１作動油流路における前記油圧シリンダと前記操作弁との間とは、第１パイロット流路を介して接続されており、
   前記第１流量制御弁を全開位置側に付勢するパイロット操作部と、前記第１作動油流路における前記オリフィスと前記第２流量制御弁との間とは、第２パイロット流路を介して接続されており、
   前記第２流量制御弁を全閉位置側に付勢するパイロット操作部と、前記第１作動油流路における前記油圧シリンダと前記操作弁との間とは、第３パイロット流路を介して接続されており、
   前記第２流量制御弁を全開位置側に付勢するパイロット操作部と、前記操作弁と前記オリフィスとの間とは、第４パイロット流路を介して接続されていることを特徴とする油圧駆動装置。
2. 前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁は、前記操作部の操作量に応じて流し得る前記作動油の流量が等しくなるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の油圧駆動装置。
3. 前記第１作動油流路における前記アキュムレータと前記油圧ポンプの前記吸込口との間に配設され、前記アキュムレータに蓄圧された前記作動油を前記油圧ポンプに向けて放圧する制御弁を更に備えることを特徴とする請求項１または２記載の油圧駆動装置。
4. 前記第１作動油流路における前記分岐点と前記アキュムレータとの間に配設され、前記分岐点側から前記アキュムレータ側への前記作動油の流れのみを許容する逆止弁を更に備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項記載の油圧駆動装置。

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